孔維莉 劉波

引言

智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，對調(diào)度的信息化、智能化、自動(dòng)化要求越來越高。用電負(fù)荷的快速增長，對電能質(zhì)量的要求也越來越高，因此，需要研究更加高效的方法支撐電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

由于電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）/能量管理系統(tǒng)（EMS）等二次系統(tǒng)給電力系統(tǒng)帶來了大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)既有結(jié)構(gòu)化的，也有非結(jié)構(gòu)化的，有連續(xù)型的，也有離散型的，采集的時(shí)間間隔有長有短，這些特征給電網(wǎng)的管理維護(hù)人員帶來了很多困難。而未來智能電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行是建立在統(tǒng)一視角下的全局世界中，即所有的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)應(yīng)該對控制中心是透明的，但目前的信息共享渠道嚴(yán)重阻塞，給電力系統(tǒng)分析與調(diào)度人員帶來了極大的困難和挑戰(zhàn)。因此，電力企業(yè)迫切要求能將系統(tǒng)內(nèi)的各類數(shù)據(jù)有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)深層次的關(guān)聯(lián)、分析，進(jìn)而從海量的數(shù)據(jù)中提取出有價(jià)值的信息，進(jìn)而為智能電網(wǎng)的能力提升提供支持。

云計(jì)算模式的產(chǎn)生，為電力系統(tǒng)的能力提升提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，為突破智能電網(wǎng)建設(shè)過程中的信息壁壘提供了解決方案，它能夠解決電力系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)之間信息與資源不能充分共享的難題，并從根本上提高電網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理能力。

1、云計(jì)算

1.1相關(guān)概念介紹

云計(jì)算，是近幾年出現(xiàn)的新型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算技術(shù)，但全球的科研及學(xué)術(shù)界對其理解并不完全一致，大致可以分成三類：（1）以Google為代表的云計(jì)算，以公開的標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)為基礎(chǔ)，以互聯(lián)網(wǎng)為中心，提供安全、快速、便捷的數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算服務(wù)；（2）以IBM為代表的云計(jì)算，注重網(wǎng)格計(jì)算和虛擬化技術(shù)的融合，即利用分布式計(jì)算處理的能力，將IT資源構(gòu)筑成一個(gè)資源池；（3）以微軟為代表的云計(jì)算，即各種各樣分布在全球數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，它根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地將資源分配到客戶端，其強(qiáng)調(diào)云端和終端的均衡?？傊?，所謂云計(jì)算就是利用現(xiàn)有發(fā)達(dá)的通訊網(wǎng)絡(luò)，將全球大部分的數(shù)據(jù)集中起來，將其存儲與調(diào)用分離使用，從而使整體的網(wǎng)絡(luò)更具效率。

1.2云計(jì)算的服務(wù)模式

目前來講，主要有三種主要的云計(jì)算服務(wù)模式，即（1）軟件即服務(wù)（SaaS），指服務(wù)商運(yùn)行在云基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用程序，可以在各種客戶端上通過瘦客戶端界面訪問，比如瀏覽器；（2）平臺即服務(wù)（PaaS），指客戶利用供應(yīng)商提供的開發(fā)語言和工具建立的應(yīng)用程序部署到云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上去；（3）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS），是指通過出租處理能力、存儲和其它的計(jì)算資源，用戶可以按此部署來運(yùn)行任意軟件。

2、電力調(diào)度系統(tǒng)的云邏輯組成

由于電力系統(tǒng)調(diào)度的數(shù)據(jù)需求量非常大，其運(yùn)算分析的時(shí)效性直接關(guān)系到調(diào)度決策的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性。在電網(wǎng)調(diào)度的運(yùn)算分析過程中，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)把分布在電力網(wǎng)絡(luò)中不同空間中的分散數(shù)據(jù)信息資源與現(xiàn)有電力自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施整合在一起，構(gòu)筑具有實(shí)時(shí)性高、可靠性強(qiáng)、準(zhǔn)確度大的電網(wǎng)調(diào)度云計(jì)算平臺，可通過負(fù)荷動(dòng)態(tài)平衡分析和調(diào)度資源的統(tǒng)一調(diào)配，形成功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與處理模型，以支撐電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)云計(jì)算平臺邏輯組成如圖1所示。

從圖1可知，虛線圈定的云計(jì)算平臺部分包含了分布式數(shù)據(jù)服務(wù)總線這一核心組件以及分布式海量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、集成計(jì)算引擎和動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡及資源調(diào)配系統(tǒng)等功能組件。

圖1 智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)云計(jì)算平臺邏輯組成

3、電力調(diào)度信息平臺的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)上述對電網(wǎng)調(diào)度信息平臺的特征及其與云計(jì)算結(jié)合的可行性，以下給出電力系統(tǒng)調(diào)度信息平臺的技術(shù)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。

借助Hadoop實(shí)現(xiàn)資源的虛擬化，用分布式冗余存儲系統(tǒng)及基于列存儲的HBase來存儲和管理數(shù)據(jù)，保證電力調(diào)度信息平臺海量數(shù)據(jù)的可靠性和高效管理。另外，基于MapReduce的數(shù)據(jù)并行處理可以提供高性能的并行計(jì)算能力及通用的并行算法開發(fā)環(huán)境，如圖2所示。

圖2 基于Hadoop和HBase電力調(diào)度信息平臺實(shí)現(xiàn)

具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)如下。

（1）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)展現(xiàn)

通過數(shù)據(jù)中心應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以集成各業(yè)務(wù)關(guān)鍵指標(biāo)而成為調(diào)度決策支持核心的指揮功能；以橫向協(xié)同生產(chǎn)、經(jīng)營、財(cái)務(wù)、人資關(guān)鍵業(yè)務(wù)指標(biāo)而成為調(diào)度部門業(yè)務(wù)交互中心的分析核心；以集成本部門主要生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)而成為部門輔助決策入口的管理桌面功能。整個(gè)分析平臺，各級應(yīng)用的縱向?qū)哟畏置鳎煌瑯I(yè)務(wù)指標(biāo)間的橫向關(guān)聯(lián)分析緊密。

（2）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享

使用數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一平臺將各部門的主要指標(biāo)和明細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的存儲、展現(xiàn)和共享，打破了原來存在于各獨(dú)立業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的壁壘，不僅實(shí)現(xiàn)了各部門之間指標(biāo)和明細(xì)數(shù)據(jù)的快速共享，同時(shí)減少了以往數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)中業(yè)務(wù)系統(tǒng)間需要兩兩開發(fā)接口的龐大工作量。這樣一方面提高了管理層發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行決策的反應(yīng)速度，為電力企業(yè)發(fā)展和生存贏得了寶貴的時(shí)間，同時(shí)還有效降低了這一決策過程的成本。

（3）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)質(zhì)量平臺

調(diào)度業(yè)務(wù)部門可以監(jiān)控本部門各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的頻率、規(guī)模以及趨勢。并將發(fā)現(xiàn)的問題數(shù)據(jù)導(dǎo)出，形成報(bào)告，提交給相關(guān)部門或業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)廠家進(jìn)行數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)流程的改進(jìn)，從而促進(jìn)企業(yè)形成一個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量不斷提高的良性循環(huán)。

（4）統(tǒng)一建模與編碼體系、統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲平臺

在統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)體系基礎(chǔ)上構(gòu)建集中式的統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲平臺，不僅使數(shù)據(jù)中心當(dāng)前的主要應(yīng)用、數(shù)據(jù)共享和展現(xiàn)更加系統(tǒng)化，還使得將來在數(shù)據(jù)中心開展進(jìn)一步的預(yù)測分析及管理應(yīng)用成為可能。統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和存儲便于業(yè)務(wù)分析人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的、全方位的分析，從而發(fā)現(xiàn)以往業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)或業(yè)務(wù)系統(tǒng)間無法發(fā)現(xiàn)的潛在的規(guī)律，這種規(guī)律會(huì)用于預(yù)測生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營過程。

結(jié)論

將云模型引入到電力系統(tǒng)中，必將對電網(wǎng)的信息交互、計(jì)算模式和資源管理產(chǎn)生巨大的影響。電力系統(tǒng)“私有云”能夠最大限度地整合系統(tǒng)的計(jì)算和存儲能力，減少電網(wǎng)的重復(fù)投資，大幅提高當(dāng)前系統(tǒng)的整體性能。通過構(gòu)建基于云計(jì)算的智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)可以有效解決電網(wǎng)調(diào)度中海量信息的綜合處理效率。

（作者單位：北京洛斯達(dá)科技發(fā)展有限公司）

作者簡介

1孔維莉（1981.1），女，河北省衡水市（籍貫），現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：研究生，研究方向：數(shù)據(jù)庫管理。